CCUS：高碳行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型突破口
清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)
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作為一項負(fù)碳技術(shù)，碳捕集、利用和封存(CCUS)技術(shù)成為石化等高碳行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要推手、轉(zhuǎn)型的重要方向。近日，在浙江舟山舉行的亞洲煉油和石化科技大會CCUS分論壇暨CCUS課題組年度會議上，多位專家作出如上表述。
CCUS指將二氧化碳從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層以實現(xiàn)二氧化碳永久減排的過程。
中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會黨委常委、副會長孫偉善介紹，目前，全球CCUS正在快速發(fā)展。截至2020年年底，美國已經(jīng)運(yùn)營38個CCUS項目，占當(dāng)時全球運(yùn)營總量的一半，二氧化碳捕集量3000萬噸/年，所涉及的行業(yè)也十分多樣，包括水泥、煤電和化工等。在歐盟和英國，2020年有13個CCUS項目在運(yùn)營，且集中在北海周邊。此外，歐盟十分重視CCUS技術(shù)和碳市場的結(jié)合，以此建設(shè)產(chǎn)業(yè)集群。全球碳捕集與封存研究院中國區(qū)經(jīng)理楊曉亮則介紹，目前，全球在建和投產(chǎn)的CCUS項目捕集量已達(dá)3.3億噸/年，行業(yè)正在飛速發(fā)展。
孫偉善介紹，我國已具備CCUS的工程能力，正在積極籌備全流程產(chǎn)業(yè)集群。目前，我國13個涉及電廠和水泥廠的捕集項目規(guī)模總計85.65萬噸/年，11個強(qiáng)化采油(EOR)項目規(guī)模為182萬噸/年。大型項目也紛紛涌現(xiàn)，如國家能源集團(tuán)鄂爾多斯示范項目已開展10萬噸/年規(guī)模的碳捕集和封存(CCS)全流程示范。中石油吉林油田CCUS-EOR項目是亞洲最大的EOR項目，累計已注入二氧化碳超200萬噸。這些項目已具備商業(yè)應(yīng)用潛力，將對油氣、煤炭發(fā)電和煤化工行業(yè)的綠色發(fā)展起到推動作用。
孫偉善介紹，從技術(shù)角度上看，CCUS有5種應(yīng)用形式，分別是物理應(yīng)用、地質(zhì)應(yīng)用、化工應(yīng)用、生物應(yīng)用和礦化應(yīng)用。其中，物理應(yīng)用比較簡單，即二氧化碳在食品工業(yè)中的傳統(tǒng)應(yīng)用;地質(zhì)應(yīng)用系將二氧化碳注入油藏、煤層等，提高采收率;化工應(yīng)用在于二氧化碳資源化利用，如生產(chǎn)一氧化碳，進(jìn)而生產(chǎn)尿素、甲醇及其下游化學(xué)品;生物應(yīng)用則是將二氧化碳通過光合作用轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，進(jìn)而生產(chǎn)后續(xù)產(chǎn)品;礦化應(yīng)用則為利用橄欖石、蛇紋石等堿土金屬氧化物與二氧化碳反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的碳酸鹽類化合物。除此之外，還有二氧化碳儲存、運(yùn)輸和封存的相關(guān)技術(shù)。
5種應(yīng)用中，作為地質(zhì)應(yīng)用的CCUS-EOR技術(shù)發(fā)展迅速。中國石油勘探開發(fā)研究院CCUS項目部負(fù)責(zé)人姬澤敏介紹，中石油EOR規(guī)模化應(yīng)用已為我國的減碳增油作出巨大貢獻(xiàn)。目前，CCUS是低滲透油藏提高“有競爭力”采收率的核心技術(shù)。礦場試驗研究表明，二氧化碳混相驅(qū)可提高采收率25%以上，二氧化碳非混相驅(qū)可提高采收率10%以上。中石油測算，未來10~15年，該公司CCUS-EOR技術(shù)有望實現(xiàn)產(chǎn)值300億元，適合此技術(shù)油藏新增可采儲量11.1億噸，可儲存二氧化碳29.5億噸。目前，中石油已形成CCUS配套核心技術(shù)，創(chuàng)新了胺法、膜法、變壓吸附3類捕集技術(shù)，可在二氧化碳濃度低于30%的情況下高效捕集。該公司力爭將捕集成本降至220~270元/噸，使之更具經(jīng)濟(jì)性。
中石化勝利油田二氧化碳驅(qū)油廠工程技術(shù)高級專家呂廣忠介紹，中國石化已建成國內(nèi)首個百萬噸級CCUS項目“齊魯石化—勝利油田CCUS項目”。勝利油田從20世紀(jì)60年代起就開展了二氧化碳驅(qū)油的研究。目前，勝利油田已形成針對煤制氣和電廠氣碳捕集的技術(shù)，可以較高效地捕集濃度在20%以下的二氧化碳，捕集能耗已有效降低，對設(shè)備的腐蝕問題也已有效控制。在運(yùn)輸方面，勝利油田也已研發(fā)了二氧化碳管道輸送工藝技術(shù)。
除相對發(fā)展程度較高的CCUS-EOR技術(shù)外，CCUS的化工應(yīng)用技術(shù)和減碳作用也受到關(guān)注，尤其是非化工行業(yè)的其他高碳行業(yè)從業(yè)者關(guān)注。
寶鋼股份中央研究院低碳冶金技術(shù)創(chuàng)新中心研究員金曉強(qiáng)表示，鋼鐵行業(yè)在全國碳排放總量的占比大約是15%。在寶鋼的減碳路徑中，末端治理十分重要，而末端治理的主要方式就是CCUS技術(shù)。寶鋼預(yù)計，該公司有30%的碳排放需要通過CCUS技術(shù)減少。由于降低碳排放關(guān)系著鋼鐵行業(yè)能否向已征收碳關(guān)稅的國家和地區(qū)出口產(chǎn)品，CCUS項目對寶鋼這樣的鋼鐵企業(yè)十分重要。不過，CCUS成本仍然很高，與石化企業(yè)合作可以有效降低CCUS項目的成本。目前，寶鋼正在與沙特阿美合作，在沙特建立低碳鋼廠。
關(guān)于CCUS來源的化學(xué)品低碳認(rèn)證問題，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境認(rèn)證管理中心專家丁鸰表示，目前，化學(xué)品要從全生命周期角度判斷是否是低碳產(chǎn)品，CCUS來源的化學(xué)品也不例外。不過，從原理上講，CCUS來源的化學(xué)品更容易形成低碳產(chǎn)品。丁鸰建議，石化行業(yè)可以建立包括CCUS來源產(chǎn)品的石化行業(yè)碳排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，共同推動全行業(yè)低碳發(fā)展。
《碳中和背景下低碳科技關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展與機(jī)遇》
《中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告(2021)――中國CCUS路徑研究》完整版報告
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